基于一次风精细配风的生物质炉排炉燃烧数值模拟

生物质炉排炉内一次风沿炉排长度方向的配风方式会显著影响其燃烧特性,但目前未见相关报道。该文以某130t/h的秸秆直燃炉排炉为研究对象,探究一次风配风方式对炉内燃烧和污染物生成等关键参数的影响。开展一次风均匀(基准)、分段和精细分段配风下,炉排和炉膛气固两相燃烧的耦合数值模拟。结果表明:1)基准工况的模拟值与现场实测的炉内温度和出口NO等相对误差均在10%以内;2)与均匀配风相比,分段和精细分段配风提高了挥发分和焦炭燃烧段的氧气含量,促使更多的可燃物在固相燃烧,焦炭燃尽率由76.5%升至87.8%和95.5%;相应的从床层逸出到气相的可燃气体减少,使炉膛内烟气温度峰值降低且分布更加均匀;3)后两个工况中避免了炉内出现局部高温、富氧区域,NOx的形成受到抑制,出口NO由172mg/m^(3)(11%O_(2))降至161mg/m^(3)和156mg/m^(3)。综上,沿炉排长度进行一次风的分段或精细分段配风,可明显改善生物质的燃尽和污染物生成特性。

煤粉低NO_(x)旋流燃烧器结构优化及试验

对OPCC型旋流燃烧器结构优化前后(包括优化内二次风扩锥结构和增加分离环)的流动、燃烧和NO_(x)生成特性开展数值模拟及锅炉现场试验研究。模拟结果与现场试验数据一致性较好。优化后燃烧器性能改善明显,主要体现在:(1)形成较大中心回流区,卷吸更多高温烟气量,有利于改善煤粉着火和燃烧稳定性(尤其在深度调峰灵活运行下);具体表现为着火距离由优化前的0.21 m缩小至0.14 m,火焰充满度好。(2)焦炭燃尽速率显著提高,由优化前的0.02×10^(-4)kg/s升至0.11×10^(-4)kg/s。(3)高CO浓度还原性区域更集中,有利于减少燃烧器喷口区域NO_(x)的生成。(4)现场试验数据表明,优化后出口CO体积分数由优化前的300×10^(-6)降至85×10^(-6),飞灰含碳由1.97%降至0.98%,出口NO变化不明显。

含水量对电厂玉米秸秆燃料自加热特性的影响

生物质储运过程中存在微生物生长代谢产热引起的自加热现象,可能引起生物质自燃。含水量是影响微生物生长代谢产热的重要因素。设计并搭建了120 L自加热保温试验箱,以玉米秸秆为对象,在含水量20%~95%开展测试,研究含水量对其自加热特性的影响,采用温度和氧气浓度消耗速率分别表征自加热程度和微生物代谢活性。结果表明,玉米秸秆自加热达到的最高温度与峰值产热均随含水量增加先升高后降低,含水量50%时最高温度为41.1℃,含水量80%时最高峰值产热为157 J/(s·m^(3))。含水量低于35%时,峰值产热量随含水量变化差异较小;含水量在35%~80%时,峰值产热量与含水量呈线性关系,含水量每增加15%,峰值产热量平均增加33.43 J/(s·m^(3));含水量超过80%时,峰值产热量下降。微生物比生长速率与氧气消耗速率呈正比,二者随含水量增加均先升高后降低,含水量80%时氧气消耗速率达到最高值0.056%/min,微生物代谢活性最强。研究结果为分析玉米秸秆自加热特性,进而提出生物质安全储运措施提供参考。

秸秆燃烧中钾逸出的几种模型的对比

为研究生物质燃烧中钾逸出模型的异同,针对现有几种常见的蒸发和动力学模型编写钾逸出速率的计算程序,并结合秸秆灰在同步热分析仪中的实验对各模型进行对比分析。结果表明:1)蒸发模型和张/曹的动力学模型都能较准确地预测秸秆中钾的逸出随温度变化的规律。2)Peters模型的最大值出现时刻向低温处偏离,而Fatehi模型的向高温处偏离。3)蒸发模型在以高升温速率(30和50℃/min)升至900℃时,与实验吻合最好(相对误差<20%)。该模型物理实质清晰,但由于未考虑钾盐之间的相互作用导致预测值略大于实验值。4)各动力学模型和实验表明,在900~950℃内秸秆中钾含量及升温速率的影响大于终温对钾逸出速率的影响。

秸秆燃烧中KCl逸出的原位共熔蒸发模型

为研究秸秆燃烧中KCl的逸出规律,对KCl,KCl和SiO_(2),KCl和K_(2)SO_(4),KCl、K_(2)SO_(4)和SiO_(2),纯秸秆灰(玉米秸/麦秸/稻秸)进行了热重实验。发现秸秆燃烧中KCl共熔后的蒸发是钾逸出的主要方式之一。结合KCl饱和蒸气压规律、拉瓦尔定律等,建立了秸秆燃烧中KCl逸出的原位共熔蒸发模型。应用气相区解析解和气液共存区隐式数值求解,编程对KCl逸出过程进行了分析。结果表明:固相温度控制在700℃以下可有效控制KCl的逸出。原位共熔蒸发模型可描述KCl逸出特性和趋势(多数情况下相对误差<15%),获得物性数据可进一步提高模型精度。

玉米秸燃烧中挥发分析出对氯化钾的携带作用

为了研究生物质燃烧过程中挥发分析出对氯化钾(KCl)从固相向气相析出的携带作用,采用管式炉,在500℃到650℃温度下,对纯玉米秸粉和添加了KCl的玉米秸粉进行了燃烧实验,并对燃烧底灰进行了X射线荧光检测(XRF)。采用灰以及灰元素的质量守恒分析方法,计算了KCl的携带率。结果表明:玉米秸燃烧时,挥发分会将2%到5%的固相KCl携带到气相中。携带率受温度影响,550℃时携带率到达最大值。携带率小于5%,说明挥发分携带不是燃烧过程中KCl析出的主要方式。

玉米秸秆成型颗粒热解炭抗压强度和收缩特性实验

文章在300~800℃的热解温度下制备了玉米秸秆成型颗粒热解炭,并分析了这些热解炭的抗压强度和收缩特性。分析结果表明:当热解温度为300~700℃时,热解炭的径向和轴向收缩率均随着热解温度的升高而增大;同一热解温度下,径向收缩率均大于轴向收缩率,径向收缩率从12.3%增大到24.2%,轴向收缩率从9.1%增大到18.4%;当热解温度升高到800℃时,热解炭的径向和轴向收缩率均略有回降;当热解温度为300~600℃时,热解炭的抗压强度约为1 MPa,当热解温度为600~800℃时,热解炭的抗压强度约为2 MPa;热解炭的径向抗压强度略大于轴向抗压强度。

秸秆燃烧过程中KCl分压蒸发模型的建立与应用

为了研究秸秆燃烧中钾(K)类无机物的逸出特性,计算其逸出速率,利用X射线荧光能谱仪(XRF)和X射线衍射仪(XRD)分析玉米秸及其低温灰中K的化学形态,利用同步热分析仪(STA)研究秸秆及其灰中主要K类无机物在高温过程的逸出特性,建立KCl在多孔介质中逸出和在熔融相中分压的蒸发模型,并应用模型计算秸秆灰中KCl的蒸发速率。结果表明:秸秆低温灰中的K主要以KCl、K_(2)SO_(4)形态存在,两者约占灰总量的13%;常用燃烧温度下,KCl主要以蒸发形式逸出;KCl与K_(2)SO_(4)的共熔,可降低KCl在熔融相中的蒸气压;秸秆灰中KCl蒸发速率的计算值与实验值吻合良好。